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華北平原典型冬小麥-夏季玉米輪作田作物吸水的穩(wěn)定同位素研究

日期: 2020-05-15
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華北平原典型冬小麥-夏季玉米輪作田作物吸水的穩(wěn)定同位素研究


華北平原典型冬小麥-夏季玉米輪作田作物吸水的穩(wěn)定同位素研究

摘要:氣候變化和人類活動的加劇使管理農(nóng)業(yè)水資源變得更為困難,特別是與作物類型和生長階段有關(guān)的水吸收模式的變化。因此,在華北平原,作者利用全自動真空冷凝抽提系統(tǒng)(LI-2100)將植物木質(zhì)部和土壤樣品中的水分提取出來,利用LGR水同位素分析儀(WIA-35d-EP,912-0026)測量各水體中δ18O和δ2H以研究冬小麥和夏季玉米輪作田的水分吸收模式。根據(jù)土壤含水量,利用層次聚類分析將土壤層分為0-20 cm,20-40 cm,40-120 cm和120-200 cm。夏季玉米在三葉期(77.8%)和拔節(jié)期(48.6%)主要吸收0-20 cm土壤水,孕穗期(33.6%)和抽雄期(32.6%)主要吸收20-40 cm土壤水,吐絲期(32.0%)和乳熟期(36.7%)主要吸收40-120 cm土壤水,成熟(35.0%)和收獲期(52.4%)轉(zhuǎn)為吸收0-20 cm土壤水。冬小麥在越冬期(86.6%),幼苗期(83.7%),拔節(jié)期(45.2%),孕穗期(51.4%),抽穗期(28.8%)和成熟期(67.8%)主要吸收0-20 cm土壤水,在開花期(34.8%)和乳熟期(25.2%)主要吸收20-40 cm土壤水。冬小麥干根重密度與水分吸收的貢獻(xiàn)呈正相關(guān)。然而,夏季玉米中未發(fā)現(xiàn)類似相關(guān)性。回歸分析表明冬小麥(CWU=-2.03×SVWC+92.73)和夏季玉米(CWU=-0.91×SVWC+57.75)的土壤體積含水量(SVWC)和水分吸收的貢獻(xiàn)呈負(fù)相關(guān)。對水分吸收貢獻(xiàn)的不同響應(yīng)結(jié)果表明,對冬小麥灌溉時,應(yīng)從孕穗期推遲到開花期。該研究為作物水分吸收和農(nóng)業(yè)水管理提供了見解。

華北平原典型冬小麥-夏季玉米輪作田作物吸水的穩(wěn)定同位素研究

華北平原典型冬小麥-夏季玉米輪作田作物吸水的穩(wěn)定同位素研究

結(jié)論:穩(wěn)定同位素δ18O和δ2H用于定量分析夏季玉米和冬小麥在不同生長階段的水分吸收。基于土壤體積含水量的層次聚類分析將土壤層分為0-20 cm,20-40 cm,40-120 cm和120-200 cm。夏季玉米和冬小麥在其生長階段水分吸收層發(fā)生了變化,從淺層土壤到深層土壤,再到淺層土壤。然而,水分吸收層的變化發(fā)生在不同生長階段:夏季玉米孕穗期(20-40 cm),吐絲期(40-120 cm),成熟期(0-20 cm),冬小麥開花期(20-40 cm),成熟期(0-20 cm)。根系分布和土壤含水量對水分吸收的響應(yīng)不同。冬小麥干根重密度與水分吸收的貢獻(xiàn)呈正相關(guān),但是夏季玉米并非如此。然而,冬小麥和夏季玉米的土壤體積含水量(SVWC)和水分吸收的貢獻(xiàn)均呈負(fù)相關(guān)。水分吸收模式和相應(yīng)機(jī)制的不同為農(nóng)業(yè)用水實踐提供了更精確且更適應(yīng)當(dāng)?shù)厍闆r的信息。此外,對冬小麥灌溉時,應(yīng)從孕穗期推遲到開花期。

Stable isotope evidences for identifying crop water uptake in a typical winter wheatsummer maize rotation fifield in the North China Plain.pdf

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2025 - 03 - 06
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